Python学习记录(2)——Python IDLE的介绍

       1. IDLE的操作简介

        在安装Python后，会自动安装一个 IDLE，它是一个 Python Shell (可以在打开的 IDLE 窗口的标题栏上看到，如图1所示），我们可以利用 Python Shell 与 Python 交互。
        本节将以 Windows11系统中的 IDLE 为例，详细介绍如何使用 IDLE 开发 Python 程序。
        单击系统的开始菜单，然后依次选择“所有程序 -> Python 3.11 -> IDLE (Python 3.11 64-bit)”菜单项，即可打开 IDLE 窗口，如图 1 所示。        

图1 IDLE主窗口

        如图2所示，可以应用 IDLE 输出简单的语句。

     图2 利用Python Shell与Python交互

        当需要编写多行代码时，可以单独创建一个文件保存这些代码，在全部编写完成后一起执行。具体方法如下：

        （1）在 IDLE 主窗口的菜单栏上，选择“File -> New File”菜单项，将打开一个新窗口，在该窗口中，可以直接编写 Python 代码。
        在输入一行代码后再按下 键，将自动换到下一行，等待继续输入，如图 3 所示。

 图3 新创建的Python文件窗口

        在代码编辑区中，编写多行代码。例如，展示一个跳动的爱心，代码如下：

1. import random
2. from math import sin, cos, pi, log
3. from tkinter import *
5. CANVAS_WIDTH = 640 # 画布的宽
6. CANVAS_HEIGHT = 480 # 画布的高
7. CANVAS_CENTER_X = CANVAS_WIDTH / 2 # 画布中心的X轴坐标
8. CANVAS_CENTER_Y = CANVAS_HEIGHT / 2 # 画布中心的Y轴坐标
9. IMAGE_ENLARGE = 11 # 放大比例
10. HEART_COLOR = "#893198" # 心的颜色，这里是紫色 #DA8DA7 #FFC0CB 粉色 #DA8DA7中国红
12. def heart_function(t, shrink_ratio: float = IMAGE_ENLARGE):
13. """
14. “爱心函数生成器”
15. :param shrink_ratio: 放大比例
16. :param t: 参数
17. :return: 坐标
18. """
19. # 基础函数
20. x = 16 * (sin(t) ** 3)
21. y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))
23. # 放大
24. x *= shrink_ratio
25. y *= shrink_ratio
27. # 移到画布中央
28. x += CANVAS_CENTER_X
29. y += CANVAS_CENTER_Y
31. return int(x), int(y)
34. def scatter_inside(x, y, beta=0.15):
35. """
36. 随机内部扩散
37. :param x: 原x
38. :param y: 原y
39. :param beta: 强度
40. :return: 新坐标
41. """
42. ratio_x = - beta * log(random.random())
43. ratio_y = - beta * log(random.random())
45. dx = ratio_x * (x - CANVAS_CENTER_X)
46. dy = ratio_y * (y - CANVAS_CENTER_Y)
48. return x - dx, y - dy
51. def shrink(x, y, ratio):
52. """
53. 抖动
54. :param x: 原x
55. :param y: 原y
56. :param ratio: 比例
57. :return: 新坐标
58. """
59. force = -1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.6) # 这个参数...
60. dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X)
61. dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y)
62. return x - dx, y - dy
65. def curve(p):
66. """
67. 自定义曲线函数，调整跳动周期
68. :param p: 参数
69. :return: 正弦
70. """
71. # 可以尝试换其他的动态函数，达到更有力量的效果（贝塞尔？）
72. return 2 * (2 * sin(4 * p)) / (2 * pi)
75. class Heart:
76. """
77. 爱心类
78. """
80. def __init__(self, generate_frame=20):
81. self._points = set() # 原始爱心坐标集合
82. self._edge_diffusion_points = set() # 边缘扩散效果点坐标集合
83. self._center_diffusion_points = set() # 中心扩散效果点坐标集合
84. self.all_points = {} # 每帧动态点坐标
85. self.build(2000)
87. self.random_halo = 1000
89. self.generate_frame = generate_frame
90. for frame in range(generate_frame):
91. self.calc(frame)
93. def build(self, number):
94. # 爱心
95. for _ in range(number):
96. t = random.uniform(0, 2 * pi) # 随机不到的地方造成爱心有缺口
97. x, y = heart_function(t)
98. self._points.add((x, y))
100. # 爱心内扩散
101. for _x, _y in list(self._points):
102. for _ in range(3):
103. x, y = scatter_inside(_x, _y, 0.05)
104. self._edge_diffusion_points.add((x, y))
106. # 爱心内再次扩散
107. point_list = list(self._points)
108. for _ in range(4000):
109. x, y = random.choice(point_list)
110. x, y = scatter_inside(x, y, 0.17)
111. self._center_diffusion_points.add((x, y))
113. @staticmethod
114. def calc_position(x, y, ratio):
115. # 调整缩放比例
116. force = 1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.520) # 魔法参数
118. dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X) + random.randint(-1, 1)
119. dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y) + random.randint(-1, 1)
121. return x - dx, y - dy
123. def calc(self, generate_frame):
124. ratio = 10 * curve(generate_frame / 10 * pi) # 圆滑的周期的缩放比例
126. halo_radius = int(4 + 6 * (1 + curve(generate_frame / 10 * pi)))
127. halo_number = int(3000 + 4000 * abs(curve(generate_frame / 10 * pi) ** 2))
129. all_points = []
131. # 光环
132. heart_halo_point = set() # 光环的点坐标集合
133. for _ in range(halo_number):
134. t = random.uniform(0, 2 * pi) # 随机不到的地方造成爱心有缺口
135. x, y = heart_function(t, shrink_ratio=11.6) # 魔法参数
136. x, y = shrink(x, y, halo_radius)
137. if (x, y) not in heart_halo_point:
138. # 处理新的点
139. heart_halo_point.add((x, y))
140. x += random.randint(-14, 14)
141. y += random.randint(-14, 14)
142. size = random.choice((1, 2, 2))
143. all_points.append((x, y, size))
145. # 轮廓
146. for x, y in self._points:
147. x, y = self.calc_position(x, y, ratio)
148. size = random.randint(1, 3)
149. all_points.append((x, y, size))
151. # 内容
152. for x, y in self._edge_diffusion_points:
153. x, y = self.calc_position(x, y, ratio)
154. size = random.randint(1, 2)
155. all_points.append((x, y, size))
157. for x, y in self._center_diffusion_points:
158. x, y = self.calc_position(x, y, ratio)
159. size = random.randint(1, 2)
160. all_points.append((x, y, size))
162. self.all_points[generate_frame] = all_points
164. def render(self, render_canvas, render_frame):
165. for x, y, size in self.all_points[render_frame % self.generate_frame]:
166. render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=HEART_COLOR)
169. def draw(main: Tk, render_canvas: Canvas, render_heart: Heart, render_frame=0):
170. render_canvas.delete('all')
171. render_heart.render(render_canvas, render_frame)
172. main.after(160, draw, main, render_canvas, render_heart, render_frame + 1)
175. if __name__ == '__main__':
176. root = Tk() # 一个Tk
177. canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH)
178. canvas.pack()
179. heart = Heart() # 心
180. draw(root, canvas, heart) # 开始画画~
181. root.mainloop()

        编写代码后的 Python 文件窗口如图 4所示。

 图4 编写代码后的 Python 文件窗口

          按下快捷键 保存文件，这里将文件名称设置为 heart.py其中，.py 是 Python 文件的扩展名。在菜单栏中选择“Run -> Run Module”菜单项（也可以直接按下快捷键 ），运行程序，如图 5 所示。

图5 运行程序

        运行程序后显示运行结果，如图6所示。

图6 运行结果

2.Python IDLE常用快捷键

        在程序开发过程中，可以合理使用快捷键来减提高开发效率。在 IDLE 中，可通过选择“Options -> Configure IDLE”菜单项，在打开的“Settings”对话框的‘Keys”选项卡中查看，但是该界面是英文的，不便于查看。所以，表 1 列出了 IDLE 中一些常用的快捷键。

表1 Python常用快捷键